專利名稱：一種垂直傳感器的封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種芯片的垂直封裝技術(shù)或者MEMS系統(tǒng)中垂直傳感器的封裝方法。
背景技術(shù)：
隨著MEMS(Micro Electro Mechanical systems的縮寫，即微電子機械系統(tǒng))器件在消費電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對其低成本、小型化、多功能、大批量的要求越來越強烈，對于由X、Y、Z三個磁感應(yīng)的芯片(又叫“傳感器”)、重力加速計及信號處理芯片組成的陀螺儀，其中Z磁感應(yīng)芯片需要垂直安裝在基板上。這種需垂直安裝的磁感應(yīng)芯片又叫垂直傳感器。 對于垂直傳感器的安裝，傳統(tǒng)エ藝封裝的結(jié)構(gòu)如圖I所示，基板10上有多個金屬引線11、13，金屬引線上通過絲網(wǎng)印刷形成錫膏層12、14。圖I中，左側(cè)錫膏層14用于垂直傳感器的定位，右側(cè)錫膏層12用于連接垂直傳感器20的金屬焊區(qū)21的錫膏層22，回流焊后實現(xiàn)垂直傳感器的定位及焊接。采用傳統(tǒng)這種エ藝方法的缺點有在基板絲網(wǎng)印刷中由于基板翹曲及平整度問題，易發(fā)生錫膏潤濕性、偏移短路、空洞率、錫膏厚度均勻性等方面異常，而且，由于金屬引線間距設(shè)計也不能太密，故采用傳統(tǒng)這種エ藝在操作方面要求較高。另外，在可靠性方面，采用這種傳統(tǒng)エ藝容易發(fā)生的情況有由于垂直傳感器與基板間未采用粘合劑粘結(jié)，而是采用左側(cè)錫膏層定位，封裝后基板與垂直傳感器接觸面間易形成空氣間隙，一般稱為分層，在熱沖擊下間隙會變大并向四周擴散，當擴散到錫膏焊接點吋，這種錫銀銅焊接點在這種應(yīng)力下容易發(fā)生脫焊風險。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷，本發(fā)明提出了ー種磁感應(yīng)垂直傳感器的封裝方法，它能滿足垂直傳感器對垂直精度要求，實現(xiàn)器件的低成本、小型化。本發(fā)明提出的ー種垂直傳感器的封裝方法，其包括如下步驟(I)在安裝基板上呈線性排列的每個金屬引線上通過熱壓超聲焊鍵合金球凸點；(2)在基板上準備安裝垂直傳感器的位置處點絕緣膠；(3)在垂直傳感器的每個金屬焊區(qū)上刷錫膏，形成錫膏層；(4)將垂直傳感器垂直放置在絕緣膠上，同時，使垂直傳感器的金屬焊區(qū)的錫膏層與基板上的金屬引線保持一一對應(yīng)，并使垂直傳感器邊緣錫膏層盡量接近金球凸點；(5)通過回流焊實現(xiàn)垂直傳感器的錫膏層與基板金球凸點的焊接；所述基板的相鄰兩個金屬引線之間的間距和垂直傳感器邊緣的相鄰兩個金屬焊區(qū)之間的間距均為相等。作為優(yōu)選，所述金球凸點水平方向上的直徑為70-100um，球高大于30um。作為優(yōu)選，所述絕緣膠與金屬引線下邊緣的距離不小于50um。
作為優(yōu)選，所述絕緣膠的厚度為5-20um。作為優(yōu)選，相鄰兩個金屬引線之間的間距和相鄰兩個金屬焊區(qū)之間的間距均為200umo本發(fā)明的有益效果如下I、本發(fā)明針對傳統(tǒng)產(chǎn)品エ藝及可靠性上的缺點，將垂直傳感器與基板間采用絕緣膠粘結(jié)，絕緣膠有很好的伸縮性可抗熱應(yīng)力的沖擊；2、將基板刷錫エ藝改為金球焊接エ藝后，可利用金球的韌性，有效緩沖應(yīng)カ的作用，減少焊點脫焊的風險；3、基板上采用鍵合金球凸點，大大簡化了エ藝上的復(fù)雜程度，同時金球エ藝可以 滿足密間距焊接的要求，垂直傳感器尺寸就可以做的更??；4、本垂直傳感器封裝結(jié)構(gòu)利于多芯片的封裝MCP (Multi Chip Package)的實現(xiàn)，減少封裝上的延遲時間、封裝體積及重量，提高了系統(tǒng)的可靠性。


圖I為采用現(xiàn)有的垂直傳感器封裝方法封裝的ー種垂直傳感器封裝結(jié)構(gòu)；圖2為本發(fā)明實施例的垂直傳感器安裝基板的平面示意圖；圖3為本發(fā)明實施例的垂直傳感器的正面示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的垂直傳感器已垂直安裝在基板上的平面示意圖；圖5為本發(fā)明實施例的安裝完垂直傳感器后的側(cè)視圖；圖6為采用本發(fā)明封裝方法實施例封裝的ー種垂直傳感器封裝結(jié)構(gòu)示意圖。附圖各標記說明10_基板；11-金屬引線；12_錫膏層；13_金屬引線；14_錫膏層；15_金球凸點；16-絕緣膠；20_垂直傳感器；21_金屬焊區(qū)；22_錫膏層；30_焊點。
具體實施例方式本實施例的垂直傳感器的封裝包括如下幾個方面垂直傳感器的邊緣有若干個輸入輸出金屬焊區(qū)，這些焊區(qū)上刷有錫膏并形成錫膏層；與這些錫膏層對應(yīng)的安裝基板上也有若干個金屬引線，通過熱壓超聲焊在金屬弓丨線上鍵合有一定高度的金球凸點；垂直傳感器與基板間的粘接則采用絕緣膠，并預(yù)固化，實現(xiàn)傳感器的垂直放置；同時垂直傳感器錫膏層與基板上的金屬引線保持對應(yīng)關(guān)系，傳感器邊緣盡量接近金球凸點；通過高溫回流焊實現(xiàn)傳感器與基板金球凸點的焊接，由于采用絕緣膠粘結(jié)，可以很好地保證傳感器的垂直度。本實施例的垂直傳感器的封裝方法具體包括如下步驟步驟I、圖2所示為垂直傳感器安裝基板的平面示意圖，基板10上有一定數(shù)量的金屬引線，金屬引線是傳感器供電及信號傳輸通路。材質(zhì)可以是金、鎳合金等，各引線間具有相同的間距值(附圖中用Pitch表示間距)，在本實施例中間距值約為200um ;在每個金屬引線上通過熱壓超聲焊各鍵合一個金球凸點15。為了保證垂直傳感器錫膏層與金球凸點連接的可靠，金球凸點的直徑70-100um為宜，本實施例中金球凸點水平方向上的直徑約為90um，球高(即金球凸點在豎直方向上的高度)約50um ;同時金球凸點中心與金屬引線中心盡量重合。
步驟2、在基板上點絕緣膠，為了避免絕緣膠粘到金屬引線上，絕緣膠與圖示金屬引線下邊緣的距離不小于50um為宜，如75um。步驟3、圖3是垂直傳感器的正面示意圖，它的邊緣設(shè)計有與金屬引線數(shù)目相同的金屬焊區(qū)，相鄰金屬焊區(qū)之間具有相同間距值，且相鄰金屬焊區(qū)之間的間距值與基板上相鄰金屬引線之間的間距值相同，也約為200um;在垂直傳感器芯片的金屬焊區(qū)上絲網(wǎng)印刷上錫膏。步驟4、將垂直傳感器20垂直安裝在基板上，如圖4所示。垂直傳感器與基板間要有一定厚度的絕緣膠，本實施例絕緣膠的厚度優(yōu)選為5-20um，能使垂直傳感器粘結(jié)面的絕緣膠沾潤率達到75%以上。絕緣膠的粘結(jié)保證了垂直傳感器的位置精確度及垂直度，同時垂直傳感器上的錫膏與金球凸點位置須保持一一對應(yīng)關(guān)系?！D5是安裝完垂直傳感器的側(cè)視圖。
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步驟5、對圖5所示的垂直傳感器進行回流焊，通過回流焊實現(xiàn)垂直傳感器的錫膏層與基板金球凸點的焊接。圖6是回流焊接后的垂直傳感器的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。采用上述封裝方法封裝得到的封裝結(jié)構(gòu)，包括基板10、垂直傳感器20、金屬焊區(qū)21、金屬引線11，所述垂直傳感器通過絕緣膠16固定在基板上；基板上有多個金屬引線，每個金屬引線上鍵合ー個金球凸點15 ;垂直傳感器上多個金屬焊區(qū)21，相鄰兩個金屬焊區(qū)間的間距與相鄰兩個金球間間距均為相等；金屬焊區(qū)和金屬引線之間通過回流焊后形成的焊點30實現(xiàn)電導(dǎo)通，實現(xiàn)信號的傳輸。應(yīng)該注意的是，上述實例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制，任何不超過本發(fā)明實質(zhì)精神范圍的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種垂直傳感器的封裝方法，其特征在于包括如下步驟 (1)在安裝基板上呈線性排列的每個金屬引線上通過熱壓超聲焊鍵合金球凸點； (2)在基板上準備安裝垂直傳感器的位置處點絕緣膠； (3)在垂直傳感器的每個金屬焊區(qū)上刷錫膏，形成錫膏層； (4)將垂直傳感器垂直放置在絕緣膠上，同時，使垂直傳感器的金屬焊區(qū)的錫膏層與基板上的金屬引線保持一一對應(yīng)，并使垂直傳感器邊緣錫膏層盡量接近金球凸點； (5)通過回流焊實現(xiàn)垂直傳感器的錫膏層與基板金球凸點的焊接； 所述基板的相鄰兩個金屬引線之間的間距和垂直傳感器邊緣的相鄰兩個金屬焊區(qū)之間的間距均為相等。
2.如權(quán)利要求I所述的垂直傳感器的封裝方法，其特征在于所述金球凸點水平方向上的直徑為70-100um，球高大于30um。
3.如權(quán)利要求I所述的垂直傳感器的封裝方法，其特征在于所述絕緣膠與金屬引線下邊緣的距離不小于50um。
4.如權(quán)利要求I所述的垂直傳感器的封裝方法，其特征在于所述絕緣膠的厚度為5_20um。
5.如權(quán)利要求I所述的垂直傳感器的封裝方法，其特征在于相鄰兩個金屬引線之間的間距和相鄰兩個金屬焊區(qū)之間的間距均為200um。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直傳感器的封裝方法，其包括如下封裝步驟在基板的每個金屬引線上通過熱壓超聲焊鍵合金球凸點；在基板的適當位置處點絕緣膠；在垂直傳感器邊緣的每個金屬焊區(qū)上刷錫膏形成錫膏層；將垂直傳感器垂直放置在絕緣膠上，同時，保證垂直傳感器錫焊點與基板上的金屬引線保持一一對應(yīng)，并使垂直傳感器邊緣錫膏層盡量接近金球凸點；最后，通過回流焊實現(xiàn)垂直傳感器的錫膏層與基板金球凸點的焊接；相鄰兩個金屬引線之間的間距和相鄰兩個金屬焊區(qū)之間的間距均為相等。采用本發(fā)明的封裝技術(shù)能滿足垂直傳感器對垂直精度要求，實現(xiàn)器件的低成本、小型化。
文檔編號B81C1/00GK102849674SQ20111034198
公開日2013年1月2日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者丁立國, 王平 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司